I. HYDROLOGICZNA CHARAKTERYSTYKA RZEK

Transkrypt

1 I. HYDROLOGICZNA CHARAKTERYSTYKA RZEK W niniejszym rozdziale przypomniane zostan wybrane wiadomoci z hydrologii, majce istotny zwizek z zagadnieniami geomorfologii rzek. Przede wszystkim naley wic zda sobie spraw z tego, czym rzeki odróniaj si od spływu wód po stokach. T cech jest posiadanie koryt, które powstały w wyniku rozcicia tzw. łoyska (korytarza rzeki). Łoysko (korytarz rzeki) za to obszar spływu wielkich wód, który jest zalewany w czasie wezbra (powodzi). 1. Wybrane klasyfikacje rzek Ze wzgldu na okres płynicia wyrónia si: cieki (rzeki) stałe perenialne, cieki (rzeki) periodyczne, czyli zasilane regularnie w pewnych okresach: propluwialne zasilane opadami w porze deszczowej, proniwalne zasilane wodami z topnienia niegów w porze wiosenno letniej proglacjalne letniej zasilane wodami topniejcych lodowców w porze cieki (rzeki) epizodyczne, czyli zasilane rzadko i nieregularnie wodami deszczowymi w czasie ulew; ich koryta prowadz wod krótko (czasem tylko kilka godzin) a poza tym okresem s suche. Ze wzgldu na spadek podłuny rozrónia si cieki (Dbski 1970): - górskie > 5 - wyynne nizinne 0,05-0,5 Koryta cieków górskich przebiegaj skalistymi wyłomami, wycielone s grubym rumowiskiem wleczonym (głazy, otoczaki). Na rzekach górskich obserwuje si du intensywno procesów erozyjnych. Cieki wyynne w odrónieniu od cieków górskich odznaczaj si znacznymi krzywiznami przepływu, cieki te s szersze, a materiał wycielajcy koryto jest drobniejszy (otoczaki drobne, wiry, gruby piasek). Koryta cieków nizinnych s stosunkowo szerokie, meandrujce, czasami z licznymi wyspami. Brzegi koryt poronite s rolinnoci. Materiał rumowiskowy stanowi w przewaajcej mierze piasek o rónej granulacji. Na ciekach nizinnych obserwuje si przewag procesu depozycji (akumulacji). 2. Obieg wody w zlewni Rzeki zasilane s w wod z (rys. ): bezporednich opadów,

2 topniejcego niegu, dopływu podziemnego. Rys. 1. Obieg wody w zlewni (Geografia Polski, rodowisko przyrodnicze, Strakel L. (red) PWN, 1999) Na odpływ całkowity składa si woda dostarczona do koryta w wyniku spływu powierzchniowego, spływu podpowierzchniowego, zwanego spływem ródpokrywowym oraz odpływu podziemnego. Spływ powierzchniowy zachodzi: po znacznych opadach, które w Polsce wystpuj zwłaszcza w ciepłej porze roku oraz w wyniku topnienia pokrywy nienej na wiosn. Woda naleca do tej kategorii spływa bruzdami i zagłbieniami terenowymi oraz drogami. Intensywny spływ powierzchniowy jest przyczyn formowania si wezbra.

3 Spływ sródpokrywowy tworzony przez wod przepływajc na pograniczu lunej warstwy gruntu i słaboprzepuszczalnego podłoa przy pełnym nasyceniu gleby wod. Spływ ródpokrywowy jest charakterystyczny dla obszarów o znacznej deniwelacji, gdzie zwietrzelina retencjonuje wod, a zatem przede wszystkim dla obszarów górskich i polodowcowych. Odpływ podziemny stanowi woda, która uprzednio wsikła w podłoe, dotarła do strefy saturacji a nastpnie poprzez nacicia warstw wodononych zasila rzek. Odpływ całkowity jest zrónicowany w rónych regionach. redni odpływ jednostkowy (objto wody, jaka odpływa z powierzchni jednego km 2 zlewni w cigu jednej sekundy) w Polsce wynosi: w Tatrach - do 50 l/s km 2 w Karpatach, Sudetach i na Pojezierzu Pomorskim - ponad 10 l/s km 2 na wyynach i Pojezierzu Mazurskim l/s km 2 na Nizinach rodkowopolskich - do 2 l/s km 2 rednio w Polsce - 5,6 l/s km 2 Wielko odpływu zaley od czynników naturalnych (zmiany klimatyczne) i antropogenicznych (zapotrzebowanie na wod dla celów komunalnych, przemysłu i rolnictwa). Wielko odpływu podziemnego zaley od warunków klimatycznych, zdolnoci retencyjnej skał wodononych i głbokoci erozyjnego wcicia rzek w podłoe. Przestrzenne zrónicowanie odpływu podziemnego jest mniej wicej podobne do rozkładu odpływu całkowitego. Najwysze jego wartoci s charakterystyczne dla szczytowych partii Karpat (ponad 8 l/s km 2 ), co zwizane jest z wysokoci opadu, a take dla Wyyny lsko Krakowskiej ze wzgldu na znaczn retencj silnie uszczelinionych i skrasowiałych skał wglanowych. Równomierne opady w cigu całego roku i moliwo wsikania znacznych iloci wód opadowych w przepuszczalne osady s powodem odpływu podziemnego o znacznej wartoci w obrbie Pojezierzy (zwłaszcza Pomorskiego ponad 7 l/s km 2 ). Najmniejszym odpływem wód podziemnych (ok. 1 l/skm 2 ) charakteryzuj si Niziny rodkowopolskie (niskie opady i due straty na parowanie). Generalnie w Polsce zasilanie podziemne rednio stanowi ok. 55% zasilania całkowitego (60% na Pojezierzu Pomorskim, poniej 40% w Karpatach - ze wzgldu na znaczne spadki terenu, słab wodonono podłoa fliszowego i nieregularne zasilanie opadem). 3. Reim odpływu rzecznego Natenie odpływu (przepływu) rzecznego zmienia si w cigu roku na skutek zmian intensywnoci zasilania wodami opadowymi i wodami z topnienia pokrywy nienej, a take zdolnoci retencjonowania wody zarówno na powierzchni jak i pod ziemi. Zrónicowanie przepływów rednich dobowych (rys. 2) Rzeki karpackie charakteryzuj si bardzo silnie zrónicowanymi przepływami rednimi dobowymi. Wezbrania s gwałtowne i trwaj stosunkowo krótko. Wystpuj głównie latem na skutek intensywnych opadów, z których woda szybko spływa po stromych zboczach słabo przepuszczalnego podłoa.

4 Rys. 2. Reim odpływu rzecznego (oprac. I Dynowska): I. Typy reimów rzecznych: 1 niwalny słabo wykształcony (redni odpływ miesica wiosennego nie przekracza 130% redniego odpływu rocznego); 2 niwalny silnie wykształcony (redni odpływ miesica wiosennego nie przekracza 180% redniego odpływu rocznego), 3 niwalny rednio wykształcony (redni odpływ miesica wiosennego nie przekracza 130% - 180% redniego odpływu rocznego), 4 niwalno pluwialny (redni odpływ miesica wiosennego nie przekracza 130% - 180% redniego odpływu rocznego a odpływ miesica letniego jest wysoki i równy co najmniej redniemu odpływowi miesica wiosennego),

5 5 pluwialno niwalny (redni odpływ miesica letniego jest wyszy od redniego odpływu miesica wiosennego i wynosi 130% - 180% redniego odpływu rocznego). II. Zmienno przepływów dobowych: 6 C v < 0.5, < C v <1.0, <C v <1.5, < C v <2.0, 10 C v > 2.0 (C v stosunek odchylenia decylowego do mediany) III. Udział zasilania podziemnego i powierzchniowego w odpływie całkowitym: 1 znaczna przewaga (powyej 65%) zasilania podziemnego, 2 słaba przewaga (od 55% do 65%) zasilania podziemnego, 3 równowaga obu typów zasilania, 4 słaba przewaga (od 55% do 65%) zasilania powierzchniowego, 5 znaczna przewaga (powyej 65%) zasilania powierzchniowego. Rzeki sudeckie charakteryzuj si mniejsz zmiennoci przepływów z powodu wikszej czstotliwoci opadów ni w Karpatach. Rzeki wyynne charakteryzuj si stosunkowo wyrównanymi przepływami, co wynika z duej zdolnoci retencyjnej podłoa, zbudowanego ze skał wglanowych. Rzeki nizinne maj te wyrównane przepływy głównie za sprawa spowolnionego odpływu ze wzgldu na mały spadek podłuny. Rzeki pojezierzy charakteryzuj si bardzo wyrównanymi przepływami dobowymi, co jest skutkiem małego natenia wystpujcych w tych regionach opadów i nietrwałoci pokrywy nienej. Przepływy ekstremalne Miar nieregularnoci przepływów jest stosunek przepływu maksymalnego do minimalnego w danym przekroju rzeki. Wartoci tego wskanika dla wybranych rzek geograficznych krain Polski zestawiono w tabeli 1. Najwikszym zrónicowaniem przepływów ekstremalnych odznaczaj si rzeki karpackie, mniejsz rzeki wyyn i nizin, a zdecydowanie najmniejsz rzeki Pojezierza Pomorskiego. Wezbrania Ze wzgldu na genez wezbrania dzieli si na roztopowe i opadowe. Zasig i okres wystpowania obu typów wezbra w Polsce zobrazowano na rys. 3 Wezbrania roztopowe Wezbrania roztopowe wystpuj najwczeniej (luty, marzec) w zachodniej i rodkowej czci kraju, na nizinach i w kotlinach. Maj tam intensywny charakter, bo ocieplenie obejmuje jednoczenie do duy obszar a w konsekwencji dua ilo wody dostaje si do rzek. W górach wezbrania roztopowe s mniej intensywne. Co prawda ilo niegu jest dua ale topnieje on stopniowo: im teren połoony jest wyej tym póniej (w Tatrach nawet dopiero w maju). Rozłoeniu zasilania rzek w terenach górskich w czasie sprzyja take retencja lasów. W półroczu zimowym wystpuj w Polsce take wezbrania (powodzie) zatorowe. Przyczyna ich nie jest zwikszone zasilanie wod tylko utrudniony odpływ wód roztopowych.

6 Tab. 1. Nieregularno przepływów rzek Polski Wezbrania opadowe Wezbrania spowodowane deszczami rozlewnymi narastaj stosunkowo powoli i obejmuj zwykle duy obszar. Wezbrania spowodowane deszczami nawalnymi maja zwykle gwałtowny przebieg ale obejmuj niewielki obszar. Niówki Niówki rzadko wystpuj wiosn. Najczciej zdarzaj si latem i w jesieni ze wzgldu na słabe zasilanie rzek w tym okresie. Niówki zimowe wystpuj jedynie w Sudetach wschodnich, w czci Karpat i na Wyynie Lubelskiej. Przyczyn niówek zimowych jest zablokowanie duej iloci wody w pokrywie nienej i niskie zasilanie rzek.

7 Rys. 3. Okresy wystpowania wezbra w Polsce (wg. Biernata): 1 roztopowe w lutym i marcu, 2 roztopowe w marcu i kwietniu, 3 opadowe w maju, czerwcu, lipcu i sierpniu. Zmienno odpływu w kolejnych miesicach roku w Polsce przedstawia rys. 4. Najmniejsz zmiennoci odpływu w cigu roku charakteryzuj si rzeki pojezierzy, co zwizane jest ze stosunkowo równomiernie rozłoonymi opadami i retencja jezior. Mał zmiennoci charakteryzuj si take rzeki na Wyynie Krakowsko Czstochowskiej w zwizku z retencj skał wglanowych. Du zmiennoci charakteryzuj si rzeki w Karpatach i Sudetach. Przyczyn jest słaba retencja podłoa i znaczne nachylenia zboczy. Najwiksz zmiennoci odpływu w cyklu rocznym odznaczaj si rzeki na Niu Polskim, gdzie wzmoone zasilanie wystpuje tylko na wiosn, kiedy to znaczne iloci wody z topniejcego niegu zasilaj rzeki w sposób gwałtowny. Due rzeki tranzytowe (Wisła i Odra) przepływaj przez róne krainy geograficzne i charakteryzuj si zmiennym reimem. Wisła w górnym biegu ma reim, o którym decyduj jej karpackie dopływy, których najwikszy odpływ wystpuje w lipcu. Poniej ujcia Sanu dominuje kulminacja wiosenna. Ta dominacja nasila si wraz z biegiem Wisły w kierunku jej ujcia. Odra wykazuje mniejsz zmienno reimu. A do ujcia Warty na reim Odry wpływaj jej dopływy sudeckie, odznaczajce si najwikszym odpływem w kwietniu. Poniej Warty równorzdne wezbrania wystpuj w marcu (ze wzgldu na reim Warty) i kwietniu.

8 Rys. 4. Sezonowa zmienno odpływu rzek polskich LITERATURA Klimaszewski M., GEOMORFOLOGIA, PWN, W-wa 1981 Strakel L. (red), Geografia Polski, rodowisko przyrodnicze, PWN, 1999